2.884 supernova’s geven nieuwe aanwijzingen dat donkere energie mogelijk verandert

Donkere energie wordt in het standaardmodel van de kosmologie doorgaans voorgesteld als een onveranderlijke grootheid: de kosmologische constante. De nieuwe, uniforme catalogus van de University of Queensland met 2.884 mogelijke Type Ia-supernova’s haalt die aanname niet onderuit. Wel levert hij extra aanwijzingen op dat een model waarin donkere energie in de loop van de kosmische tijd verandert, serieus onderzocht moet worden. 2

Wat is er precies gemeten?

Type Ia-supernova’s zijn exploderende witte dwergsterren. Omdat hun helderheid goed te standaardiseren is, gebruiken astronomen ze als kosmische afstandsmeters. Door de waargenomen helderheid te vergelijken met de roodverschuiving – de mate waarin licht door de uitdijing van het heelal naar langere golflengten is verschoven – kunnen onderzoekers de uitdijingsgeschiedenis van het heelal in kaart brengen.

Het team bracht ongeveer dertig jaar aan astronomische waarnemingen samen in één gegevensverzameling. Historische metingen werden opnieuw geanalyseerd met moderne technieken en ook de gegevens van de Dark Energy Survey uit 2024 zijn opgenomen. 2

Niet alleen het aantal objecten is belangrijk, maar vooral de consistente verwerking ervan. Bij zulke afstandsmetingen moeten onderzoekers rekening houden met onder meer kosmisch stof, eigenschappen van de sterrenstelsels waarin de explosies plaatsvinden en zwaartekrachtlensing. Al die factoren kunnen de schijnbare helderheid – en dus de geschatte afstand – beïnvloeden.

Wat betekent dit voor de kosmologische constante?

Volgens de University of Queensland bevat de samengevoegde steekproef meer bewijs dat donkere energie met de tijd kan veranderen, in plaats van constant te blijven. De onderzoekers benadrukken wel dat de nieuwe afwijking van het standaardmodel niet precies dezelfde richting heeft als de eerste aanwijzing in de DES-gegevens van 2024. 2

Dat vraagt om terughoudendheid bij de interpretatie:

• Dit is geen definitief bewijs dat donkere energie evolueert.
• Eén meetmethode is niet genoeg, ook niet met een zeer grote dataset.
• Systematische onzekerheden blijven cruciaal: kleine verschillen in kalibratie of modellering kunnen een kosmologische conclusie merkbaar beïnvloeden.

De uitkomst maakt dus duidelijk dat een constante donkere energie niet zonder meer als de enige mogelijke beschrijving moet gelden. Het model met een kosmologische constante blijft echter zeker niet uitgesloten.

Waarom de vergelijking met DESI belangrijk is

De vergelijking met het Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) is interessant omdat DESI de kosmische uitdijing op een heel andere manier onderzoekt dan supernova’s. Supernova’s leveren afstandsmetingen; DESI kijkt naar de grootschalige verdeling van sterrenstelsels en naar baryonische akoestische oscillaties: het overblijfsel van geluidsgolven in de vroege materieverdeling van het heelal.

De aanwijzingen uit DESI en uit deze nieuwe supernovacatalogus richten zich op dezelfde vraag: beschrijft een model met tijdsvariërende donkere energie de gegevens beter dan een onveranderlijke kosmologische constante? Als verschillende, onafhankelijke meetmethoden op dezelfde uitkomst wijzen, is dat veel overtuigender dan een resultaat uit één techniek. Vooralsnog gaat het om aanwijzingen die onafhankelijke bevestiging nodig hebben.

Waarom veranderende donkere energie zo ingrijpend zou zijn

Als donkere energie daadwerkelijk verandert, is de kosmologische constante geen volledige natuurkundige verklaring voor de versnelde uitdijing van het heelal. Dat zou ruimte maken voor nieuwe fysica, bijvoorbeeld een dynamisch veld of aanpassingen aan de theorie van zwaartekracht.

Dat is ook relevant voor een dieper theoretisch probleem. Het gemeten effect van donkere energie is extreem klein vergeleken met eenvoudige schattingen van vacuümenergie uit de kwantumveldentheorie. Een dynamische verklaring kan nieuwe richtingen bieden om dat verschil te begrijpen. Op zichzelf zou zij de algemene relativiteitstheorie en de kwantummechanica echter niet met elkaar verzoenen.

Wat is nodig voor een sterkere conclusie?

De volgende stap is dezelfde toets uitvoeren met grotere en beter gekalibreerde supernovasteekproeven, vooral op relatief kleine kosmologische afstanden. Daar wordt de afstandsschaal verankerd waarop de verdere metingen steunen. Ook overeenstemming met onafhankelijke metingen van de geometrie van het heelal en de groei van kosmische structuren is doorslaggevend.

Toekomstige supernovaonderzoeken, zoals DEBASS, kunnen het lokale ijkpunt verbeteren en onzekerheden in de kalibratie beperken. Grote radioastronomische projecten kunnen daarnaast aanvullende waarnemingen bieden van de veranderlijke hemel en de kosmische structuur. Hun waarde ligt niet in het simpelweg herhalen van dezelfde meting, maar in het onafhankelijk testen van dezelfde kosmologische vraag.

De doorslaggevende test is uiteindelijk consistentie. Als onafhankelijke datasets, instrumenten en methoden allemaal dezelfde verandering in de tijd aanwijzen, groeit een intrigerende aanwijzing uit tot een serieuze herziening van de kosmologie.